Revista Actividad Física y Desarrollo Humano 2013 EL USO DE VARIABLES BIOMÉTRICAS Y MECÁNICAS EN MODELOS DE PREDICCIÓN PARA EL CÁLCULO DE UNA 1RM EN PRESS DE BANCA MARCO FREDY JAIMES LAGUADO* PROFESOR UNIVERSIDAD DE PAMPLONA DOCTOR EN NUEVAS PRESPECTIVAS DE INVESTIGACIO mafrejala@hotmail.com MAGDA MILENA CONTRERAS JÁUREGUI ** Profesora Universidad de Pamplona Magister en Orientación Vocacional dto@unipamplona.edu.co Grupo de investigación :DIDOH CARLOS GUSTAVO ENCISO MATTOS *** Profesor de la universidad de pamplona Magister en gerencia Educacional carlosenciso@unipamplona.edu.co ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..... RESUMEN ………………………………. Articulo Recibido 24 de mayo del 2013 y aceptado para su publicación el 18 de julio del 2013. T1 de Se considera un artículo investigación El propósito de esta investigación fue desarrollar un modelo predictivo biométrico-funcional para el cálculo de la 1RM en press de banca, que pueda ser utilizado para la prescripción de programas de entrenamiento en diferentes poblaciones. Para ello 47 participantes, estudiantes varones de educación física (Edad 22,55 ± 1,81 años; Talla 176,39 ± 5,5 cm; Peso 72,47 ± 6,5 Kg; Porcentaje graso 14,11 ± 3,5; Porcentaje muscular 60,88 ± 8,5), fueron evaluados en press de banca horizontal en pórtico guiado mediante un test de cargas progresivas hasta alcanzar su 1RM en dos situaciones de agarre 90º y 105º. Las variables biométricas tomadas fueron pliegues cutáneos (bíceps, tríceps, pectoral), circunferencias (pecho, brazo relajado, brazo contraído y muñeca), diámetros (biacromial, bicondilo del húmero y biestiloideo) y porcentajes graso y muscular. Tras análisis de regresión lineal múltiple se obtuvieron cuatro modelos predictivos. Dos de los modelos aceptaron las variables biométricas y mecánicas, relacionadas con la distancia de agarre, R2 = 0.73 para la situación de 90º y de R2 = 0.75 para la de 105º. Los otros dos modelos solo se construyeron con variables biométricas, R2 = 0.69 para la situación de 90º y de R2 = 0.70 para la de 105º. Como conclusión principal el modelo predictivo biométrico-funcional obtenido es útil para su aplicación en la prescripción de entrenamiento de la fuerza en press de banca horizontal en una muestra de deportistas jóvenes con diferente nivel de condición física. Palabras Clave: Press de Banca, Ecuaciones Predictivas, 1RM, Variables Biométricas ABSTRACT The aim of this research was to develop a predictive model for biometric-functional calculation of 1 RM bench press, which can be used to design training programs for different populations. Forty-seven male physical education students (age 22.55 ± 1.81 years, height 176.39 ± 5.5 cm, weight 72.47 ± 6.5 kg, 14.11 ± 3.5 percent body fat ; muscle Percentage 60.88 ± 8.5) were evaluated in the horizontal guided bench press in a progressive load test up to 1RM in two situations grip 90 º and 105 º. Several biometric variables were measured, including skinfolds (biceps, triceps and pectoral), circumferences (chest, arm relaxed, arm contracted and wrist), diameters (biacromial, bicondylar, humerus, biestiloideo) and muscle and fat percentages. After multiple linear regression analysis four predictive models were obtained. Two of the models used biometric and mechanical variables, related to grip distance, R2 = 0.73 for 90 ° and R2 = 0.75 for 105 degrees. The other two models used only with biometric variables, R2 = 0.69 for the 90 ° width grip and R2 = 0.70 for 105 degrees. We conclude that the biometric-functional predictive model obtained is useful for application in the prescription of strength training on horizontal bench press in a sample of young athletes with different levels of fitness. Key Words: Bench Press, Predictive Equation, 1RM, Biometric Variable . WORDS: Physical Activity, Program, Health, Index, Diagnostic of corporal mass. 101 Revista Actividad Física y Desarrollo Humano 2013 1. INTRODUCCIÓN ………………………………………………………………………………………………………………… Los test de fuerza máxima son cada vez más utilizados para determinar el nivel, no solo de rendimiento, sino de salud en diferentes poblaciones. En las últimas décadas se han Nota: rep = número de repeticiones hasta el realizado numerosos estudios para conocer de fallo muscular, kg = carga submáxima levantada forma indirecta la FDM (Berger, 1961; Brzycki, por repetición. 1993; Materko & Santos, 2009; Mayhew et al., 2002). Conocer este valor es muy útil para poder prescribir entrenamiento de una forma más segura y eficaz. Poder aplicar estímulos En las ecuaciones que utilizan las RFT, que cumplan el principio de intensidad óptima el peso desplazado ha sido establecido bien de del entrenamiento es fundamental, sobre todo forma aleatoria, o bien se ha buscado mover cuando se está comenzando un programa de cargas que permitiesen llegar a 5 RM, 10RM o acondicionamiento físico general en 20RM etdiseñadas al., 2002;para Reynolds, Gordon, Tabla (Dohoney 1. Ecuaciones la estimación de la 1RM principiantes. Un test de 1RM sería & Robergs, 2006). Existe también trabajados contraproducente e improcedente, pues difícilmente en este estadío podrían manifestar Autor/es Ecuación su FDM. Es en este tipo de sujetos donde más Brzycki (1993) 1RM = kg/(1,0278-0,0278*rep) precauciones hay que tomar, más aún si se trata de jóvenes (Mayhew, Kerksick, Lentz, Epley (1985) 1RM = (0,33*rep)*kg+kg Ware, & Mayhew, 2004; Prinster, Mayhew, Lander (1985) 1RM = kg/(1,013-0,0267123*rep) Arabas, Ware, & Bemben, 1993), o por el contrario, adultos de avanzada edad (Wood, Lombardi (1989) 1RM = (rep0,1)*kg Maddalozzo, & Harter, 2002). Igualmente Mayhew et al. (1992) 1RM = kg/(52,2+41,9e-0,55*rep)/100 ocurriría con atletas entrenados cuando inician O’Connor et al. (1989) 1RM = (0,025*rep*kg)+kg la pretemporada, donde se encuentran totalmente desadaptados. Wathen (1994) 1RM = kg/(48,8+53,8e-0,075*rep)/100 El test de 1RM puede ser utilizado para evaluar la FDM en ejercicios multiarticulares (Press de Banca, Sentadilla o Prensa Atlética, Jalones o Remo, Press Militar) (Abadie & Wentworth, 2000; LeSuer, McCormick, Mayhew, Wasserstein, & Arnold, 1997; Mayhew et al., 2002;Ware, Clemens, Mayhew, & Johnston, 1995). En ejercicios uniarticulares como la extensión de piernas en máquina o el curl de bíceps también ha sido estudiado (Abadie & Wentworth, 2000; Dohoney, Chromiak, Lemire, Abadie, & Kovacs, 2002). En el tren superior el press de banca ha sido el ejercicio más utilizado en diversos estudios para la evaluación de la FDM (Whisenant, Panton, East, & Broeder, 2003). Las estrategias para conocer este valor de fuerza se han basado en la determinación de fórmulas de predicción lineal y no lineal. Estas han sido calculadas a partir del uso de repeticiones hasta la fatiga total (RFT) con cargas submáximas (ver Tabla 1). 102 que utilizan el NFL- 225 test que relacionan el número de RFT para predecir la 1RM (Hetzler, Schroeder, Wages, Stickley, & Kimura, 2010; Mayhew et al., 1999; Whisenant et al., 2003). Estas ecuaciones están limitadas al perfil de jugadores de las ligas de fútbol americano en sus diferentes categorías. Gracias al avance tecnológico y a la posibilidad de utilizar encoders lineales, se utilizan parámetros cinemáticos para predecir ciertos valores de fuerza. Tomando la velocidad de desplazamiento de una carga submáxima se puede predecir el 1RM mediante una ecuación lineal (valor R) (Jidovtseff, Harris, Crielaard, & Cronin, 2011). En otros estudios se han utilizado medios menos sofisticados y para ello se han evaluado el número de flexiones de brazos (push-ups) en un minuto, o las flexiones hasta la fatiga total (Guenther, 2009; Mayhew, Ball, Arnold, & Bowen, 1991). La precisión de las ecuaciones fluctúa según el número de RFT ejecutadas en el test. Revista Actividad Física y Desarrollo Humano 2013 Muchas ecuaciones tienen como objetivo que las repeticiones hasta el fallo muscular estén por debajo de las diez. De esta forma, estos test no dejan de evaluar manifestaciones de fuerza dinámica máxima, y no pasarían a ser pruebas de resistencia de fuerza (Guenther, 2009). Otro factor que afecta a la precisión de las ecuaciones es el tipo de sujetos estudiados así como su nivel de entrenamiento. La mayoría de las ecuaciones son más precisas cuando no se superan las 10RM (Brzycki, 1993; LeSuer et al., 1997; Lombardi, 1989; Mayhew et al., 2011). Para aumentar la precisión de estas se han utilizado modelos mixtos en los que introducía factores antropométricos (Hetzler et al., 2010; Mayhew et al., 2004). Estudios realizados por (Mayhew, Piper, & Ware, 1993), aplican variables antropométricos como peso, talla, porcentaje de grasa corporal, porcentaje muscular, y repeticiones hasta la fatiga con pesos submáximos. En esta misma línea Cummings y Finn, (1998), comparan tres modelos de predicción para 1RM en press de banca, aplicando variables antropométricas como talla, masa, y la longitud del brazo, circunferencia del brazo, la amplitud biacromial y el pliegue cutáneo del tríceps. Como se puede observar tras todas las investigaciones analizadas, en todas se han utilizado cargas submáximas, y se ha buscado alcanzar un número de repeticiones máximas para poder predecir un valor de FDM. Un factor que no se ha tenido en cuenta es la forma de ejecución. La dispersión tan grande existente en cuanto a resultados puede ser debido a no tener un criterio universal estandarizado. De tal forma que se debe hablar de velocidades de ejecución, en ningún estudio excepto en el de (Jidovtseff et al., 2011) se habla de este aspecto tan determinante, de colocación de los segmentos con respecto a la barra, pocos estudios explican cuál era la distancia entre los agarres, y tampoco se mencionaba hasta qué altura del pecho llevaba la barra, con respecto a la ubicación relacionada con la escotadura yugular o apófisis xifoides. El enfoque de esta investigación se basa en la predicción de la 1RM teniendo en cuenta valores antropométricos y colocación se segmentos según la ubicación del agarre a 90º o 105º. Otra novedad del modelo sería incluir la distancia teniendo en cuenta la amplitud entre los agarres. Se quiere desarrollar un modelo de predicción que permita a entrenadores e investigadores establecer valores máximos de referencia, en función de valores biométricos y mecánicos. Por este motivo el objetivo de esta investigación es establecer un modelo predictivo biométrico-funcional, que pueda ser utilizado para la prescripción de programas de entrenamiento en poblaciones tanto con diferente nivel de experiencia en el gesto de press de banca, como con distinto nivel de condición física. Igualmente se pretende conocer si con sólo variables antropométricas sin test de fuerza máxima hasta la fatiga total se puede predecir la 1RM. 2. DESARROLLO METODOLOGICO ………………………………………………………………………………………………………………………… Método Sujetos Cuarenta y siete sujetos varones voluntarios pertenecientes a la Facultad de Ciencias de la Educación Física y Deporte de la Universidad de Granada (Edad 22,55 ± 1,81 años; Talla 176,39 ± 5,5 cm; Peso 72,47 ± 6,5 Kg; Porcentaje graso 14,11 ± 3,5; Porcentaje muscular 60,88 ± 8,5) realizaron un test de cargas progresivas hasta llegar al 1RM en el ejercicio de press de banca plano en máquina Smith. La muestra fue dividida en dos grupos, 103 uno que era capaz de levantar una vez su peso corporal (G1>BW = 21) y el resto que no lo conseguía (G2<BW = 26). Todos los sujetos fueron instruidos previamente para que no realizaran ejercicio 48 horas previas a la prueba, los test se llevaron a cabo después de leer y firmar un consentimiento informado. Procedimiento Todas las mediciones se llevaron a cabo durante dos sesiones separadas cada una por una semana. Los participantes acudieron al Revista Actividad Física y Desarrollo Humano 2013 Laboratorio ubicado en la Facultad del Deporte (Universidad de Granada), inicialmente se tomaron los datos biométricos. Una vez tomadas estas medidas se procedió a ubicar los agarres en la barra del pórtico donde se iba a realizar la investigación. En nuestro caso, utilizamos el ángulo formado por el brazo y el antebrazo para diferenciar los agarres de 90º y de 105º, a partir de la misma posición en la que se midió la envergadura. Para evitar los efectos de la fatiga, se dejaron descansos entre cada una de las series realizadas. Estos descansos comprendían desde periodos de 3 minutos, para velocidades de la barra superiores a 0,5 m/s, y descansos de 5 minutos para velocidades inferiores a 0,5 m/s. Para el protocolo incremental en press de banca en pórtico, se siguió la técnica descrita por Escamilla, Lander, & Garhammer (2000). A los sujetos se les indicó que realizaran la fase concéntrica con la mayor velocidad posible y se controlaba el descenso durante la fase excéntrica, descendiendo la barra hasta rozar el pecho, a 2 cm de la apófisis xifoides, con el fin de evitar la acción de rebote al invertir la dirección del movimiento. Tras una señal acústica el sujeto desplazaba la barra a la máxima velocidad. Para el análisis biométrico se tomaron las medidas de los pliegues cutáneos (bíceps, tríceps, pectoral), circunferencias (pecho, brazo relajado, brazo contraído, muñeca), diámetros (biacromial, bicondilo del húmero, biestiloideo) y porcentajes graso y muscular. Según el protocolo expuesto por la Sociedad Internacional del Desarrollo Antropométrico (ISAK, 2006). También se hizo un análisis fotogramétrico tomando los datos de una posición estandarizada, para el posterior análisis de la envergadura y dimensiones corporales. Análisis Estadístico Todos los datos fueron analizados usando el paquete estadístico (SPSS) versión 17 (IBM Company, Chicago, IL). En primer lugar, se hizo el análisis descriptivo de las variables estudiadas incluyendo media, desviación típica y el rango de variación (mínimo y máximo), entre otras medidas. Las ecuaciones 1 a 4 se obtuvieron con análisis de regresión lineal múltiple, para cada uno de los tipos de agarre, con las variables biométricas como predictoras y la 1RM como variable dependiente. Las ecuaciones (1) y (3) incluyen todas las variables predictoras (con algunos problemas de multicolinealidad por la correlación entre algunas de las variables biométricas), en tanto las ecuaciones (2) y (4) contienen el menor número de variables biométricas que mantienen la significancia del modelo, seleccionadas vía Stepwise (procedimiento backward). En todos los casos se realizaron los procedimientos usuales de verificación de supuestos en los residuales (diversos gráficos para detectar posibles tendencias, heteroscedasticidad, normalidad y bondad de ajuste). 3. RESULTADOS ………………………………………………………………………………………………………………… En la Tabla 2 se muestran los valores descriptivos relativos a las características de los participantes. En la Figura 1 se observa la nube de puntos con todos los sujetos, para las variables masa (eje horizontal) y 1RM (eje vertical), es notable la relación lineal entre estas dos variables así como la diferencia entre el grupo que tiene la capacidad de levantar una vez su peso corporal en 1RM - G2 (identificado con el número 2, de color azul) y el grupo que no lo hace - G1 - (identificado con el 104 número 1, de color rojo). Asimismo el gráfico revela las diferencias en 1RM cuando el ejercicio se efectúa con agarre de 90° (identificado con círculo) y de 105° (identificado con triángulo), mostrando una tendencia a valores más altos cuando el agarre es de 105°. Revista Actividad Física y Desarrollo Humano 2013 Comparación de Variables Biométricas Edad (SEE) Mínimo Máximo Media Desv. típ. 20,5 27,4 22,55 1,81 Talla (cm) 164 195 176,39 5,53 Masa (kg) 58,4 87,5 72,47 6,52 IMC (Kg/m ) 13,3 26,1 23,05 2,25 Envergadura (cm) 157 189 175,37 7,42 DB (cm) 38 48,3 43,03 2,43 Pecho (cm) 83 113 97,18 4,88 2 %Graso %Muscular Muñeca (cm) Brazo contraído (cm) DistAgarre (cm) 6,6 20,9 14,11 3,45 13,2 72,9 60,88 8,48 15 27 17,09 1,70 25,2 42 34,25 2,90 61 101 84,46 8,02 (1) 90° con todas las predictoras 0.734 8.260 .000 (2) 90° con mínimo número de predictoras 0.692 8.093 .000 (3) 105° con todas las predictoras 0.746 8.436 .000 (4) 105° con mínimo número de predictoras 0.699 8.364 .000 Tabla 3. Valor de correlación y significación de las ecuaciones predictivas. Nota: DB = Distacia Biacromial; DistAgarre = Distancia en el agarre Tabla 2. Estadística descriptiva de la muestra (n =47). A partir de estos resultados se obtienen las siguientes ecuaciones, importantes para la predicción de la FDM en sujetos entrenados y no entrenados en virtud de sus valores biométricos y de sus agarres. Por lo tanto, teniendo como variable dependiente la 1RM, y como variables predictivas, los parámetros biométricos y mecánicos (considerando factores mecánicos la posición de los segmentos en las distintas fases del gesto): (a) RM 90º = ( Da + m + mñ + %m + Bd + DBL + Bc + Ev + Bt + P) x (0.45) Donde: Figura 1. Masa (eje horizontal) y 1RM (eje vertical). Según RM 90º es la variable independiente, grupo y tipo de agarre Da (distancia de agarre), m (masa o peso corporal), En la Tabla 4 se resumen las medidas de mñ (muñeca) %m (porcentaje muscular), Bd bondad de ajuste (coeficientes de determinación (distancia y valores p) para los modelos predictivos biacromial), planteados bajo las condiciones de agarre de (envergadura), 90º (ecuaciones 1 y 2) y de 105º (ecuaciones 3 (circunferencia del tórax a la altura del pecho). bicondiliana), Bc (brazo Bt DBL (distancia contraído), Ev (biestiloideo), P y 4). En todos los casos los modelos son altamente significativos (p < 0,001). Ecuación 105 Modelo R2 (b) RM 90º = (%m + Bd + Bc) x (0.45) Error estándar de residuales Valor p Revista Actividad Física y Desarrollo Humano 2013 Donde: de vista práctico. Poder predecir la FDM a partir de datos biométricos y de la colocación de los RM 90º es la variable independiente, %m segmentos-agarre es una ventaja metodológica (porcentaje en el diseño de programas de entrenamiento. muscular), Bd (distancia bicondiliana), Bc (brazo contraído). Hasta ahora las variables moduladoras de la carga son habitualmente el porcentaje de resistencia externa desplazado, la velocidad de (a) RM 105º = ( Da + mñ + m + %m + Bd + DBL + Ev + Bc + Bt + P) x (0.45) ejecución y el tipo de contracción (Cormie, McGuigan, & Newton, 2011). Sin embargo la Donde: posición del agarre, no ha sido un parámetro tenido en consideración para también modular RM 105º es la variable independiente, Da (distancia de agarre), m (masa o peso corporal), mñ (muñeca) %m (porcentaje muscular), Bd (distancia bicondiliana), biacromial), Bc (envergadura), DBL (brazo Bt (distancia contraído), Ev (biestiloideo), la carga. En nuestras fórmulas, uno de los aspectos a destacar, es que tiene en cuenta la posición de las palancas, que como se ha demostrado es un factor de cambio en la producción de fuerza. P En este sentido, no hemos encontrado (circunferencia del tórax a la altura del pecho). ningún trabajo que haya incluido el valor de (b) RM 105º = (m + Bd + Bc) x (0.45) distancia de agarre para poder predecir el resultado final de FDM o 1RM. En algunos Donde: estudios (Hetzler et al., 2010; Mayhew, Ball, RM 105º es la variable independiente, m (masa o peso corporal), Bd (biecondiliano), Bc (brazo contraído). el presente estudio se ha cada una de las situaciones de evaluación analizadas, que permiten predecir un valor de FDM a partir de variables biométricas. Las Ecuaciones 1 y 3, son las que poseen más variables para acercarse con mayor precisión al valor de 1RM, están compuestas por valores muy interesantes, sobre todo, desde un punto incluyen longitudes de palancas. Hetzler et al., precisión de sus ecuaciones basadas en las conseguido desarrollar dos ecuaciones para 106 Prinster, 1993), acercándose a nuestro modelo (2010), como estrategia para aumentar la Discusión En Ward, Hart, & Arnold, 1991; Mayhew, Ware, & RFT, incluyeron variables antropométricas. La correlación encontrada por ellos fue de R2 = 0.87 sin variables antropométricas y de R2 = 0.90 con los valores de perímetros y longitudes de segmentos, similares a la precisión alcanzada por nuestras ecuaciones, R2 = 0.73 para la situación de 90º y de R2 = 0.75 para la de 105º. Lo interesante del modelo aquí prescrito es que no se necesita realizar repeticiones previas, permitiendo prescribir Revista Actividad Física y Desarrollo Humano 2013 entrenamiento desde la toma de las variables 1993; Desgorces, Berthelot, Dietrich, & Testa, biométricas. Sin embargo, Scanlan, Ballmann, 2010; Knutzen, Brilla, & Caine, 1999; LeSuer et Mayhew, & Lantz, (1999) no encontraron al., 1997; Whisenant et al., 2003). correlaciones en su modelo predictivo de la 1RM para press de banca. Posiblemente debido a las variables antropométricas seleccionadas y el tipo de población utilizada, mujeres no entrenadas. Introducir la circunferencia del tronco, es una variable que aumenta la dispersión de los datos en este tipo de muestra. En este caso hubiese sido más adecuado incluir la distancia entre agarres, incorporando un factor mecánico al modelo que no se vería afectado por el sexo de los sujetos. Se requiere de una revisión más profunda en el que se analice una mayor población, así como aplicación diferentes edades y sexos. Otras investigaciones han llegado a determinar modelos de regresión después de periodos en entrenamiento (Brechue & Mayhew, 2009; Mayhew et al., 2011), en nuestro caso, hemos querido llegar a construir un modelo con sujetos entrenados y no entrenados para que la ecuación no se vea influida por el momento de la temporada, ni por el nivel de entrenamiento de los sujetos seleccionados. En futuro sería interesante analizar la evolución de las características funcionales en sujetos de diferente nivel especialización de tras condición un física periodo y de entrenamiento de fuerza orientado a la mejora Otra de las ventajas para el uso de los de la FDM y la Potencia, para conseguir ajustar modelos propuestos, es la facilidad de medida, aún más la precisión de los modelos predictivos y el no requerir instrumental sofisticado, analizados en nuestro estudio. haciéndolo asequible a cualquier entrenador. Algunos autores no están de acuerdo con la Conclusiones utilización de este tipo de fórmulas indirectas que no utilizan las RFT (Hetzler et al., 2010), justificándolo por el intervalo de error de las Podemos concluir que, el modelo mismas. El nivel de error asumido de nuestros predictivo biométrico-funcional obtenido es útil modelos es de 8.2 ± 0.2 kg, similar al error para su aplicación en la prescripción de encontrado en sus investigaciones (con un entrenamiento de la fuerza en press de banca intervalo entre 5-10 kg). En esta línea de horizontal para una muestra de jóvenes pensamiento coincidimos con aquellos autores deportistas con diferentes niveles de condición que valoran la utilidad de estas fórmulas como física. medida preventiva y como herramienta que optimiza el tiempo en la programación del entrenamiento, especialmente en las breves periodos de preparación inicial en la pretemporada en deportes colectivos (Brzycki, 107 Un modelo de predicción basado solamente en variables biométricas es posible para determinar de formas indirecta la FDM en Revista Actividad Física y Desarrollo Humano 2013 jóvenes deportistas, sin necesidad de utilizar test submáximos hasta la fatiga total. 4. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ……………………………………………………… Abadie, B. R., & Wentworth, M. C. (2000). Prediction of one repetition maximal strength from a 5-10 repetition submaximal strength test in collegeaged females. Journal of Exercice Physiology-online, 3, 1–7. Berger, R. A. (1961). 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